DE102015221999A1

DE102015221999A1 - Anordnung zum Betätigen zumindest eines Schaltelementes

Info

Publication number: DE102015221999A1
Application number: DE102015221999.2A
Authority: DE
Inventors: Thomas Pauli; Stefan Igl; Thomas Oberbuchner; Anton Eder; Christoph Bauer; Stefan Michl; Thomas Bauer; Ulf Jarczak
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2015-11-09
Filing date: 2015-11-09
Publication date: 2017-05-11
Also published as: CN108351026A; CN108351026B; WO2017080720A1; US20180320786A1

Abstract

Es wird eine Anordnung zum Betätigen zumindest eines Schaltelementes eines Getriebes vorgeschlagen, wobei zumindest ein hydraulisch beaufschlagbarer Betätigungskolben (1) zum axialen Bewegen einer Schaltgabel (2) des Schaltelementes vorgesehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Betätigen zumindest eines Schaltelementes eines Getriebes gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Aus der Fahrzeugtechnik sind Anordnungen zum Betätigen eines Schaltelementes eines Getriebes allgemein bekannt. Beispielsweise Synchronisierungen und Schaltmuffen werden in Stufengetrieben über Schaltgabeln geschaltet, die auf axial verstellbaren Schaltschienen befestigt sind. Zum axialen Bewegen der Schaltschienen sind Mitnehmer erforderlich, wobei ein Schaltfinger in den Mitnehmer eingreift und über die Drehbewegung des Schaltfingers eine axiale Bewegung des Mitnehmers und der Schaltschiene bewirkt wird. Die Schaltfinger wiederum sind auf einer Schaltwelle befestigt und werden wiederum von dieser betätigt.
Mit den bekannten Anordnungen werden nicht nur Gangstufen geschaltet, sondern es kann auch z. B. eine Kriechgangumschaltung realisiert werden, um beispielsweise bei landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugen eine starke Untersetzung des Getriebes zu ermöglichen. Die vorbeschriebene Anordnung zum Betätigen der Schaltelemente z. B. zur Kriechgangumschaltung benötigt eine Vielzahl von Bauteilen und ist konstruktiv kompliziert gestaltet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Anordnung der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, welche eine möglichst konstruktiv einfache und kostengünstige Betätigung von Schaltelementen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst, wobei sich vorteilhafte Ausgestaltungen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen ergeben.
Somit wird eine Anordnung zum Betätigen zumindest eines Schaltelementes eines Getriebes vorgeschlagen. Um eine konstruktiv einfache und kostengünstige Anordnung zu realisieren, ist vorgesehen, dass zumindest ein hydraulisch beaufschlagbarer Betätigungskolben oder dergleichen zum axialen Bewegen einer Schaltgabel des Schaltelementes vorgesehen ist.
Die vorgeschlagene Anordnung ermöglicht somit eine hydraulische Umschaltung, ohne dass die aus dem Stand der Technik bekannten weiteren Bauteile, wie zum Beispiel Schaltfinger, Mitnehmer und weitere Bauteile erforderlich sind. Dies wird dadurch erreicht, dass der Betätigungskolben quasi direkt zum Beispiel eine mit der Schaltgabel befestigte Schaltschiene oder dergleichen betätigt.
Eine bevorzugte Anwendung der vorgeschlagenen Anordnung sieht vor, dass mit dem Betätigungskolben eine elektrohydraulische Kriechgangumschaltung bei einem Mehrstufengetriebe realisiert wird. Jedoch können ohne weiteres mit der vorgeschlagenen Anordnung auch andere Umschaltung, zum Beispiel von Gangstufen oder dergleichen realisiert werden, indem der Betätigungskolben über die Schaltgabel Synchronisierungen, Schalt- oder Schiebemuffen betätigt.
Um auf einfachste Weise eine Rückstellbewegung bzw. Rückschaltung zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass der Betätigungskolben mit einer federbelasteten, die Schaltgabel tragenden Schaltschiene in Wirkverbindung steht. Auf diese Weise kann ohne zusätzliche hydraulische Beaufschlagung eine Rückstellbewegung bzw. eine Rückschaltung über z. B. eine Rückstellfeder bei beendeter Druckbeaufschlagung erfolgen.
Eine besonders bauraumsparende Ausführung der vorliegenden Erfindung kann vorsehen, dass der Kolbenraum in das Gehäuse des Getriebes integriert ist. Hierzu kann beispielsweise zumindest eine Gehäusebohrung oder dergleichen vorgesehen sein. Die mit dem Betätigungskolben in Kontakt stehende Schaltschiene wird ebenfalls in einer entsprechenden Bohrung oder auch in mehreren Bohrungen des Gehäuses geführt.
Zur hydraulischen Beaufschlagung des Betätigungskolbens ist eine zum Beispiel elektrohydraulisch funktionierende Versorgungseinrichtung vorgesehen. Die Versorgungseinrichtung kann beispielsweise ein Ventil, z. B. elektrohydraulisches Ansteuerventil umfassen, welches entweder in das Gehäuse des Getriebes integriert oder an diesem über einen Ventilblock befestigt ist. Um eine Hydraulikmittelversorgung des Kolbenraumes sicherzustellen, ist das Ansteuerventil mit dem Kolbenraum strömungsmäßig verbunden. Eine bauraumsparende Lösung kann vorsehen, dass die hydraulische Versorgung über miteinander verbundene Gehäusebohrungen realisiert wird. Es ist jedoch auch denkbar, dass eine externe Verbindungsleitung an der äußeren Gehäusewand entlang geführt wird und mit dem Kolbenraum verbunden ist.
Um einen definierten Verstellweg bzw. Verfahrweg des Betätigungskolbens zu realisieren, kann beispielsweise im Rahmen einer Ausführung der Erfindung vorgesehen sein, dass der Betätigungskolben eine Durchmesserstufe oder dergleichen aufweist, der ein Anschlag im Kolbenraum zugeordnet ist. Hierdurch wird ein vorbestimmter Verstellweg vorgegeben. Es sind jedoch auch andere konstruktive Gestaltungen denkbar, um den Anschlag bzw. die Durchmesserstufe an dem Betätigungselement zu realisieren. Um zusätzlich z. B. Fertigungstoleranzen bei dem vorbestimmten Verstellweg zu berücksichtigen, kann dem Betätigungskolben, insbesondere der Durchmesserstufe eine Passscheibe oder dergleichen zugeordnet sein, sodass durch die gewählte Dicke der Passscheibe ein vorbestimmter Verfahrweg des Betätigungskolbens einstellbar ist.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische dreidimensionale Ansicht einer Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Anordnung ohne Gehäusedarstellung;
2 eine schematische Schnittansicht des Gehäuses mit der erfindungsgemäßen Anordnung; und
3 eine dreidimensionale schematische Ansicht des Gehäuses mit einer in das Gehäuse integrierten Versorgungsleitung.
In den Figuren sind verschiedene Ausführungen einer erfindungsgemäßen Anordnung zum Betätigen zumindest eines Schaltelementes eines Getriebes beispielhaft dargestellt. Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst ein hydraulisch beaufschlagbaren Betätigungskolben 1 zum axialen Bewegen einer Schaltgabel 2 eines nicht weiter dargestellten Schaltelementes in Form einer Synchronisierung oder Schiebemuffe. Bevorzugt kann die vorgeschlagene Anordnung zum Betätigen des Schaltelementes zur elektrohydraulischen Kriechgangumschaltung bei einem Stufengetriebe eines landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuges eingesetzt werden. Es sind jedoch auch andere Einsatzzwecke denkbar.
In 1 ist die vorgeschlagene Anordnung ohne Gehäuse 3 des Getriebes dargestellt. Der Betätigungskolben 1 ist strömungsmäßig mit einer hydraulischen Versorgungseinrichtung verbunden. Die elektrohydraulische Versorgungseinrichtung umfasst ein Ansteuerventil 4, welches bei der in 1 dargestellten Ausführung über eine außerhalb des Gehäuses 3 verlaufende Verbindungsleitung 5 mit einem Kolbenraum 6 strömungsmäßig verbunden ist, indem der Betätigungskolben 1 bewegbar angeordnet ist.
In 2 ist aus der Schnittansicht ersichtlich, dass die Schaltgabel 2 zur Kriechgangumschaltung bzw. zum Umschalten einer Gangstufe drehfest auf einer axialbewegbaren Schaltschiene 7 befestigt ist. Der Kolbenraum 6 und auch eine Aufnahmebohrung 8 für die Schaltschiene 7 sind in dem Gehäuse 3 des Getriebes vorgesehen bzw. integriert.
Die Verbindungsleitung 5 der elektrohydraulischen Versorgungseinrichtung mündet in eine Verbindungsbohrung 9 zum Beaufschlagen des in dem Kolbenraum 6 angeordneten Betätigungskolbens 1.
Ein erstes Ende des Betätigungskolbens 1 wird somit mit Hydraulikmittel beaufschlagt und ein zweites Ende des Betätigungskolbens 1 steht in Kontakt mit einem Ende der Schaltschiene 7, wobei das den Betätigungskolben 1 abgewandte Ende der Schaltschiene 7 mit einer in der Aufnahmebohrung 8 des Gehäuses 3 geführten Rückstellfeder 10 in Kontakt steht.
Durch Druckbeaufschlagung des Betätigungskolbens 1 wird die Schaltschiene 7 direkt über den Betätigungskolben axial bewegt, wodurch auch die mit der Schaltschiene 7 befestigte Schaltgabel 2 ebenfalls axial bewegt wird, so dass eine Umschaltung in den Kriechgang oder in eine andere Gangstufen realisiert wird. Die axiale Bewegung der Schaltschiene 7 erfolgt gegen die Kraft der Rückstellfeder 10, so dass durch das Beenden der Druckbeaufschlagung des Betätigungskolbens 1 eine axiale Rückstellbewegung der Schaltschiene 7 durch die Rückstellfeder 10 erfolgt, so dass eine Rückschaltung in die Straßenfahrstellung bzw. eine Umschaltung in eine andere Gangstufe realisiert wird.
Wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, weist der Betätigungskolben 1 eine Durchmesserstufe 11 auf, der ein Anschlag 12 im Kolbenraum 6 zum Einstellen eines vorbestimmten Verstellweges bzw. Schaltweges des Betätigungskolbens 1 zugeordnet ist. Um bei der Fertigung entstehende Toleranzen ggfs. auszugleichen, ist der Durchmesserstufe 11 eine Passscheibe 13 zugeordnet, mit der ein vorbestimmter Verstellweg von zum Beispiel 20 mm genau einstellbar ist. Dadurch, dass das Gehäuse 3 im Bereich des Anschlages 12 unterteilt ist, wird das Einstellen des vorbestimmten Verstellweges konstruktiv einfach ermöglicht. Beispielsweise kann die Teilung durch unterschiedliche Gehäuseteile realisiert werden.
In 3 ist eine dreidimensionale schematische Ansicht des Gehäuses 3 des Getriebes dargestellt, aus der ersichtlich ist, dass als hydraulische Verbindung zwischen dem Ansteuerventil 4 und dem Kolbenraum 6 eine in das Gehäuse 3 integrierte Lösung möglich ist. Hierzu sind verschiedene Gehäusebohrungen 14 miteinander verbunden, um das Ansteuerventil 4 mit dem Kolbenraum 6 strömungsmäßig zu verbinden.
Bezugszeichenliste

1: Betätigungskolben
2: Schaltgabel
3: Gehäuse
4: Ansteuerventil
5: Verbindungsleitung
6: Kolbenraum
7: Schaltschiene
8: Aufnahmebohrung
9: Verbindungsbohrung
10: Rückstellfeder
11: Durchmesserstufe
12: Anschlag
13: Passscheibe
14: Gehäusebohrungen

Claims

Anordnung zum Betätigen zumindest eines Schaltelementes eines Getriebes, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein hydraulisch beaufschlagbarer Betätigungskolben (1) zum axialen Bewegen einer Schaltgabel (2) des Schaltelementes vorgesehen ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dass der die Schaltgabel (2) bewegende Betätigungskolben (1) zur elektrohydraulischen Kriechgangumschaltung vorgesehen ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungskolben (1) mit einer federbelasteten, die Schaltgabel (2) tragenden Schaltschiene (7) in Wirkverbindung steht.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungskolben (1) in einem in dem Gehäuse (3) des Getriebes vorgesehenen Kolbenraum (6) geführt ist.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungskolben (1) eine Durchmesserstufe (11) aufweist, wobei der Durchmesserstufe (11) ein Anschlag (12) im Kolbenraum (6) zum Einstellen eines vorbestimmten Verstellweges zugeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesserstufe (11) eine Passscheibe (13) zum Toleranzausgleich zugeordnet ist.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Ende des Betätigungskolbens (1) mit Hydraulikmittel beaufschlagt ist und ein zweites Ende des Betätigungskolbens (1) in direktem Kontakt mit einem Ende der Schaltschiene (7) steht, und wobei das dem Betätigungskolben (1) abgewandte Ende der Schaltschiene (7) mit einer in einer Aufnahmebohrung (8) des Gehäuses (3) geführten Rückstellfeder (10) in Kontakt steht.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungskolben (1) mit einer elektrohydraulischen Versorgungseinrichtung verbunden ist.
Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrohydraulischen Versorgungseinrichtung ein Ansteuerventil (4) umfasst, welches über zumindest eine Gehäusebohrung (14) mit dem Kolbenraum (6) zum Beaufschlagen des Betätigungskolbens (1) verbunden ist.
Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrohydraulische Versorgungseinheit ein Ansteuerventil (4) umfasst, welches über eine externe Verbindungsleitung (5) und einer Verbindungsbohrung (9) mit dem Kolbenraum (6) zum Beaufschlagen des Betätigungskolbens (1) verbunden ist.